9/21/2016 Biên soạn: Ths lê mạnh cờng môn: địa kü thuËt – khoa x©y dùng Email: lecuongkta@gmail.com CHƯƠNG Các tính chất vật lý học đất Phân bố ứng suất đất 9/21/2016 Chơng 1: tính chất vật lý học đất Phân bố ứng suất đất 1.1 S HèNH THNH CA T 1.2 CáC TíNH CHấT VậT Lý CủA đất 1.3 tính chất học đất 1.4 phân bố ứng suất đất Chơng 1: tính chất vật lý học đất Phân bố ứng st ®Êt 1.1 SỰ HÌNH THÀNH CỦA ĐẤT 1.1.1 QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐÂT ü ü Tất đất mềm có nguồn gốc từ đá rắn Sự chuyển biến từ đá thành đất thường gồm trình liên tiếp Phong hóa Phong hóa vật lý Chuyển dời Trầm tích Phong hóa hóa học 9/21/2016 Ch¬ng 1: tính chất vật lý học ®Êt Ph©n bè øng st ®Êt 1.1 SỰ HÌNH THÀNH CỦA ĐẤT 1.1.2 PHÂN LOẠI ĐẤT THEO GỐC PHONG HĨA ü Căn vào gốc phong hóa ta chia đất thành loại Đất rời - Đá dăm, cuội sỏi, loại cát… - Do phong hóa vật lý sinh - Khi khô rời rạc, ẩm khơng dẻo - Tính thấm lớn lượng hút nước nhỏ Đất dính - Đất sét thuộc loại - Do phong hóa hóa học sinh - Các hạt rât nhỏ - Khi khơ cứng, ẩm dẻo - Tính thấm lượng hút nước lớn - Cát pha (á cát) Sét pha (á sột) u l t dớnh Chơng 1: tính chất vật lý học đất Phân bố ứng st ®Êt 1.1 SỰ HÌNH THÀNH CỦA ĐẤT 1.1.3 PHÂN LOẠI ĐẤT THEO HÌNH THỨC CHUYỂN DỜI VÀ TRẦM TÍCH ü Căn vào gốc phong hóa ta chia đất thành loại Trầm tích lục địa Trầm tích biển sơng 1.1.4 CÁC THÀNH PHẦN CẤU TO NấN T 9/21/2016 Chơng 1: tính chất vật lý học đất Phân bố ứng suÊt ®Êt 1.2 CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA T Chơng 1: tính chất vật lý học đất Phân bố ứng suất đất 1.2 CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT Vt : Thể tích tổng thể Vt = Vs + Vw + Va Vs : Thể tích hạt Vw : Thể tích nước Va : Thể tích khơng khí Vv : Thể tích lỗ rỗng Vv = Vw + Va Ps : Trọng lượng hạt chứa Vt Pw : Trọng lượng nước chưa Vt Pt : Tổng trọng lượng Pt = Ps + Pw 9/21/2016 Chơng 1: tính chất vật lý học đất Phân bố øng suÊt ®Êt 1.2 CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT Định nghĩa & Tên gọi Độ ẩm (tỷ phần trăm khối lượng nước khối lượng hạt rắn) Dung trọng - trọng lượng riêng (Trọng lượng tổng nước-hạt chia cho tổng thể tích) Dung trọng khơ (Trọng lượng phần hạt rắn chia cho tổng thể tích) Ký hiệu w Biểu thức (Pw / Ps )x 100 g PT / Vt gk Ps / Vt Đơn vị tính khoảng giá trị Cát - 15 % Bụi 10 - 30 % Sét cứng vùa đến cứng 20 - 50 % Sét yếu 50 - 100 % Bùn, than bùn 80 - 300 % Cát Sét Than bùn Cát Sét Than bùn 18 kN/m3 16 - 22 kN/m3 15 kN/m3 14 – 18 kN/m3 10 - 20 kN/m3 - 102 kN/m3 Chơng 1: tính chất vật lý học đất Phân bố ứng suất ®Êt 1.2 CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT Trọng lượng riêng hạt (Trọng lượng phần hạt rắn chia cho thể tích phần hạt rắn) gs Độ bão hồ (Tỷ phần trăm thể tích nước thê tích phần rỗng) G Dung trọng bão hoà (Tổng trọng lượng phần rắn-nước chia cho tổng thể tích) gbh Hệ số rỗng (Tỷ thể tích phần rỗng thể tích phần hạt rắn) e Ps / Vs Tất đất trừ bùn, than bùn gs = 26 - 30 kN/m3 - 100 % (Vw / Vv )x 100 Đất gọi bão hoà G = 100 % (Ps + Pw) / Vt VV / Vs 19 - 22 kN / m3 (trừ than bùn) Cát Bụi Sét cứng Sét cứng vùa Sét yếu than bùn 0.5 - 0.4 - 0.3 - 0.5 0.5 - 1.0 1.0 - 4.0 9/21/2016 Chơng 1: tính chất vật lý học đất Phân bố ứng suất ®Êt 1.2 CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT Độ rỗng (Tỷ thể tích phần rỗng tổng thể tích) Dung trọng đẩy (Dung trọng bão hồ trừ dung trọng nước) Độ chặt tương đối cát n gđn D Vv / Vt gbh - gw (emax -e) / (emax -emin) gw = 10 KN/m3 gđn = -12 KN/m3 (trừ bùn than bùn) Cát xốp 0,00 - 0,15 Cát xốp 0,16 - 0,35 Cát chặt vừa 0,36 - 0,65 Cát chặt 0,66 - 0,85 Cát rt cht 0,86 - 0,100 Chơng 1: tính chất vật lý học đất Phân bố ứng st ®Êt 1.3 CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT ü ü ü ü ü Đất vật thể liên tục Cường độ lực dính kết hạt khoáng nhỏ nhiều lần so với độ bền thân hạt Biến dạng đàn hồi Biến dạng dư Cần phải xây dựng định luật cho vật thể phân tán định luật quan trọng nhất: v v v Định luật nén: xem xét nén chặt đất tác dụng tải trọng Định luật thấm: xem xét quan hệ áp lực thấm với vận tốc thấm nước qua lỗ rỗng Định luật ứng lực cắt giới hạn (định luật cắt): xác định quan hệ áp lực cường ca t trt 9/21/2016 Chơng 1: tính chất vật lý học đất Phân bè øng st ®Êt 1.3 CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT 1.3.1 ĐỊNH LUẬT NÉN 1.3.1.1 HIỆN TƯỢNG NÉN ĐẤT ü Tính nén đất định nguyên nhân Tính đàn hồi hạt đất Sự giảm lỗ rỗng tác động tải trọng Khi chịu tải trọng động ? Sự thay đổi trạng thái vật lý dẫn đến giảm thể tích Khi chịu ti trng tnh ? Chơng 1: tính chất vật lý học đất Phân bố ứng suất ®Êt 1.3.1 ĐỊNH LUẬT NÉN 1.3.1.1 THÍ NGHIỆM NÉN KHÔNG NỞ HÔNG (TN NÉN CHIỀU) ü Đất nén theo chiều biến dạng đất phát triển theo chiều 9/21/2016 Chơng 1: tính chất vật lý học đất Phân bố ứng suất đất 1.3.1 ĐỊNH LUẬT NÉN 1.3.1.1 THÍ NGHIỆM NÉN KHƠNG NỞ HƠNG (TN NÉN CHIỀU) a) Đường cong nén Sau thí nghim o c Si v pi Chơng 1: tính chất vật lý học đất Phân bố øng st ®Êt 1.3.1 ĐỊNH LUẬT NÉN 1.3.1.1 THÍ NGHIỆM NÉN KHÔNG NỞ HÔNG (TN NÉN CHIỀU) b) Định luật nén “ Trong phạm vi biến thiên không lớn áp lực nén, biến đổi thể tích lỗ rỗng đất tỷ lệ đường thẳng với biến đổi áp lực” Hệ số nén a (cm2/N) Tính nén lún đất < 0,0001 0,0001 - 0,0005 0,0005 - 0,001 0,001 - 0,01 > 0,01 Thực tế khơng có tính ép co Tính nén lún nhỏ Tính nén lún vừa Tính nén lún lớn Tính nén lún lớn 9/21/2016 Chơng 1: tính chất vật lý học đất Phân bố ứng suất đất 1.3.1 ĐỊNH LUẬT NÉN 1.3.1.2 HỆ SỐ MÔ ĐUN BiẾN DẠNG, HỆ SỐ NỞ HÔNG, HỆ SỐ ÁP LỰC HÔNG + xo = 0,35 ¸ 0,41 đất cát + xo = 0,5 ¸ 0,7 sét pha + xo = 0,7 0,74 i vi sột Chơng 1: tính chất vật lý học ®Êt Ph©n bè øng suÊt ®Êt 1.3.2 ĐỊNH LUẬT THẤM 1.3.2.1 KHÁI NIỆM VỀ DÒNG THẤM TRONG THẤM ü Tính thấm tính nước yếu tố quan trọng việc thi cơng móng, định việc lựa chọn phương án thi công giá thành móng Tại sao? ü Hiện tượng xảy nước chuyển động đất? ü Chuyển động nước trọng lực tác dụng áp lực thủy tĩnh ü Dòng thấm dòng chảy tưởng tượng, chiếm tồn mặt cắt đất , có lưu lượng dòng thấm thực tế q = F.v Trong đó: q - lưu lượng dòng thấm thực tế, m 3/s F - diện tích tồn mặt cắt đất, m v - vận tốc trung bình dòng thấm tưởng tượng, m/s 9/21/2016 Chơng 1: tính chất vật lý học đất Phân bố ứng suất ®Êt 1.3.2 ĐỊNH LUẬT THẤM 1.3.2.2 ĐỊNH LUẬT THẤM CHẢY TẦNG (ĐỊNH LUẬT DARCY) ü Vận tốc thấm nước lỗ rỗng đất tỷ lệ bậc với gradien thủy lực V = k.j ü Trong đó: o V: Vận tốc dòng thấm (m/s) o k: hệ số thấm đất (m/s) o j: Gradien thủy lực ü V V quy ước V thực tế phải tính tốn với tiết diện n.F ( với n l l rng ca t) Chơng 1: tính chất vật lý học đất Phân bè øng suÊt ®Êt 1.3.2 ĐỊNH LUẬT THẤM 1.3.2.2 ĐỊNH LUẬT THẤM CHẢY TẦNG (ĐỊNH LUẬT DARCY) 10 9/21/2016 Ch¬ng 6: mãng cäc 6.1 KHÁI NIỆM ü Móng cọc loại móng sâu, tức độ sâu chơn móng lớn, tương tác móng với đất xung quanh khác hẳn móng nơng Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO CỌC 6.2.1 Phân loại cọc 6.2.1.1 Theo tác dụng làm việc đất cọc a) Cọc chống o Mũi cọc đặt lên đá đất coi không nén Lực ma sát xung quanh cọc không huy động Tải trọng từ cọc coi truyền toàn lên đất đầu mũi cọc b) Cọc ma sát (cọc treo) o Mũi cọc đặt lên đất tương đối cứng, tải trọng từ cọc truyền lên nhờ lực ma sát xung quanh cọc cường độ đất đầu mũi cọc 6.2.1.2 Theo vật liệu làm cọc Cọc gỗ, cọc tre, cọc BTCT, cọc thép 27 9/21/2016 Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO CỌC 6.2.1 Phân loại cọc 6.2.1.3 Theo phương pháp chế tạo cọc Phân thành cọc đổ chỗ cọc chế tạo sẵn a) Cọc chế tạo sẵn ü Là cọc chế tạo mặt đất sau vận chuyển đến vị trí thi cơng hạ vào đất o Cọc hạ ép tĩnh (cọc ép) o Cọc hạ phương pháp đóng (cọc đóng) o Cọc hạ phương pháp xoắn (cọc xoắn) o Cọc hạ phương pháp xói nước o Cọc hạ phương pháp rung chấn động o Cọc mở rộng chân Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO CỌC 6.2.1 Phân loại cọc 6.2.1.1 Theo vật liệu làm cọc Phân thành cọc đổ chỗ cọc chế tạo sẵn a) Cọc đổ chỗ ü Là cọc chế tạo lòng đất nơi cọc làm việc o Cọc khoan nhồi thi công hố có ống vách, ống rút khỏi đất o Cọc khoan nhồi có ống chống vách ống để lại đất không rút o Thi cơng cọc hố khoan khơng có ống vách, sử dụng dung dịch giữ thành hố đào 28 9/21/2016 Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO CỌC 6.2.1 Phân loại cọc 6.2.1.1 Theo phương trục cọc ü Cọc đứng ü Cọc xiên hướng ü Cọc xiên nhiều hướng (cọc nạng) 6.2.2 Cấu tạo cọc Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO CỌC 6.2.2 Cấu tạo cọc 29 9/21/2016 Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO CỌC 6.2.2 Cấu tạo cọc Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO CỌC 6.2.2 Cấu tạo cọc 30 9/21/2016 Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO CỌC 6.2.2 Cấu tạo cọc Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO CỌC 6.2.2 Cấu tạo cọc 31 9/21/2016 Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO CỌC 6.2.2 Cấu tạo cọc Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO CỌC 6.2.2 Cấu tạo cọc 32 9/21/2016 Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO CỌC 6.2.2 Cấu tạo cọc Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO CỌC 6.2.2 Cấu tạo cọc 33 9/21/2016 Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO CỌC 6.2.2 Cấu tạo cọc Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO CỌC 6.2.2 Cấu tạo cọc 34 9/21/2016 Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO ĐÀI CỌC 6.2.2 Phân loại 6.2.2.1 Theo vị trí đài cọc ü Móng cọc đài thấp: đáy đài đặt thấp mặt đất, có tác dụng truyền phần tải trọng lên ü Móng cọc đài cao: đáy đài đặt cao mặt đất, đài liên kết với cọc tạo thành hệ kết cấu không gian siêu tĩnh nhiều bậc Sự làm việc cọc phức tạp nhiều so với cọc móng cọc đài thấp 6.2.2.2 Theo tác dụng làm việc đất cọc ü Móng cọc chống ü Móng cọc treo Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO MĨNG CỌC 35 9/21/2016 Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO MÓNG CỌC Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO MĨNG CỌC 36 9/21/2016 Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO MĨNG CỌC Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO MÓNG CỌC 37 9/21/2016 Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO MĨNG CỌC Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO MĨNG CỌC 38 9/21/2016 Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO MĨNG CỌC Ch¬ng 6: mãng cäc 6.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO MÓNG CỌC 39 Tải trọng tác dụng: Ntt (kN) Qttox(kN) Qttoy(kN) Mttox(kNm) 1000 90 80 120 Kích thước móng: ü ü ü ü ü bxl = 3x3,6(m) h = 1,6(m) hm = 0,8(m) mực nước ngầm độ sâu 1,6m hệ số độ tin cậy tải trọng n = 1,2 Mttoy (kNm) 100 STT TÊN ĐẤT ĐẤT LẤP SÉT XÁM TRO SÉT PHA LẪN BỤI CÁT BỤI CÁT HẠT NHỎ hi (m) 0.7 5.3 6.6 5.6 g kN/m3 17 17.9 18.2 18.1 18.7 gS kN/m3 26.5 26.7 26.6 26.8 W % WL % 39.4 43 32.5 37.6 21.1 20.8 - WP % 21.7 24.1 - jII CII(Kpa) qc(Kpa) STP N 11.3 16.8 1860 4.6 12.8 22 1900 17.9 4230 14 21.7 5070 16.2 CU E(Kpa) 35 9000 38 7820 9685 11460